Coeficiente de resistência aerodinâmica

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Em dinâmica dos fluidos, o coeficiente de resistência aerodinâmica (comumente notado como \bold c_\mathrm d\, , \bold c_\mathrm x\, ou \bold c_\mathrm w), também chamado coeficiente de arrasto e por vezes apelidado simplesmente coeficiente aerodinâmico, é um número adimensional que é usado para quantificar o arrasto ou resistência de um objeto em um meio fluido tal como o ar ou a água, ou, noutras palavras permite quantificar a força de resistência ao ar ou outro fluido por parte de uma dada superfície. É usado na equação do arrasto, onde um coeficiente de arraste mais baixo indica que o objeto terá menos arraste aerodinâmico ou hidrodinâmico. O coeficiente de arraste é sempre associado com uma área de superfície particular.[1]

O coeficiente de arrasto de qualquer objeto compreende os efeitos de dois contribuidores básicos do arrasto fluidodinâmico: fricção de superfície e arrasto de forma. O coeficeinte de arrasto de um aerofólio ou hidrofólio sustentante também incluem os efeitos de arrasto induzido.[2] [3] O coeficiente de arrasto de uma estrutura completa tal como uma aeronave também inclui os efeitos de arrasto de interferência.[4] [5]

Definição[editar | editar código-fonte]

O coeficiente de arrasto c_\mathrm d\, é definido como:

c_\mathrm d = \dfrac{ F_\mathrm d}{0,5\rho v^2 A}\, ,

onde:

F_\mathrm d\, é a força de arrasto, a qual é por definição o componente de força na direção da velocidade de fluxo,[nota 1]
\rho\, é a densidade de massa de um fluido,[nota 2]
v é a velocidade do objeto relativo ao fluido, e
A\, é a área de referência.

A área de referência depende de qual tipo de coeficiente de arrasto está sendo medido. Para automóveis e muitos outros objetos, a área de referência é a área de projeção frontal do veículo. Esta pode não necessariamente ser a área da seção transversal do veículo, dependendo sobre onde a seção transversal é tomada. Por exemplo, para uma esfera A = \pi r^2\, (note-se que esta não é a área de superfície = \!\ 4 \pi r^2).

Para aerofólios, a área de referência é a área da superfície alar. Dado que esta tende a ser uma área maior comparada à área da projeção frontal, os coeficientes de arrasto resultantes tendem a ser baixos: muito mais baixos que para um carro com o mesmo arrasto, área frontal e a mesma velocidade.

Dirigíveis e alguns corpos de revolução usam o coeficiente de arrasto columétrico, no qual a área de referência é o quadrado da raiz cúbica do volume do dirigível. Corpos submersos em fluxo alinhado usa a superfície molhada.

Dois objetos tendo a mesma área de referência movendo-se na mesma velocidade através de um fluido experimentarão um,a força de arrasto proporcional a seus respectivos coeficientes de arrasto. Coeficientes para objetos em fluxos não alinhados podem ser 1 ou mais, para objetos fluxo alinhado muito menos.

Antecedentes[editar | editar código-fonte]

Fluxo em torno de uma placa, mostrando estagnação.


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Uma placa circular plana tem um \bold c_\mathrm x\, igual a 1, ainda que a turbulência que se forma em volta dela aumente esse valor para 1,2.

Uma gota de água, considerada com uma aerodinâmica baixíssima, quase perfeita, tem um \bold c_\mathrm x\, de 0,05.

Notas[editar | editar código-fonte]

  1. Ver força de sustentação e vibração induzida por vórtice para possíveis componentes de força transversos à direção do fluxo.
  2. Note-se que para a atmosfera da Terra, a densidade do ar pode ser encontrada usando-se a equação barométrica. O ar possui densidade de 1,293 kg/m3 a 0 °C e 1 atmosfera

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. McCormick, Barnes W. (1979): Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics. p. 24, John Wiley & Sons, Inc., New York, ISBN 0-471-03032-5
  2. Clancy, L. J.: Aerodynamics. Section 5.18
  3. Abbott, Ira H., and Von Doenhoff, Albert E.: Theory of Wing Sections. Sections 1.2 and 1.3
  4. NASA’s Modern Drag Equation
  5. Clancy, L. J.: Aerodynamics. Section 11.17

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

Ver também[editar | editar código-fonte]